[摘 要]針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)和存在的問題，基于CDIO工程教育思想及理念，建立了機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程改革體系架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，提出課程內(nèi)容模塊化、教學(xué)過程層次化、綜合型的成績(jī)考核等課程環(huán)節(jié)的具體實(shí)施策略。通過課程改革的實(shí)踐，能夠使學(xué)生更加深入地理解和掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本理論和方法學(xué)，提高課程的教育教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]CDIO;工程教育;機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì);教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)] G423.07 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）01-0144-02

一、引言

CDIO（Conceive——構(gòu)思，Design——設(shè)計(jì)，Implement——實(shí)施，Operate——操作）作為一種全新的教育模式是由美國(guó)麻省理工學(xué)院、瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)、瑞典皇家技術(shù)學(xué)院4所工程大學(xué)發(fā)起的。CDIO是以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為載體，所有需要學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容都圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)這個(gè)核心進(jìn)行，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間具有有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程知識(shí)，從而獲得工程能力。

CDIO的理念繼承和發(fā)展了歐美20世紀(jì)90年代以來工程教育改革的成果，具有很強(qiáng)的可操作性和廣泛的適應(yīng)性。近年來，我國(guó)許多高校參與了CDIO教育改革研究和試點(diǎn)工作，并取得了明顯的效果。

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)是體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)特點(diǎn)和性質(zhì)的專業(yè)核心課程之一，其課程任務(wù)和目標(biāo)是使學(xué)生熟悉機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般規(guī)律和特點(diǎn)，掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工程學(xué)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、機(jī)械裝備設(shè)計(jì)等課程的知識(shí)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品整機(jī)設(shè)計(jì)的能力。該課程既有獨(dú)立的理論框架，同時(shí)又通過重要知識(shí)點(diǎn)把前序的相關(guān)課程加以綜合，形成一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的機(jī)械設(shè)計(jì)類課程體系。

CDIO所倡導(dǎo)的“做中學(xué)”的教學(xué)模式和“以工程為導(dǎo)向”的教學(xué)方法，尤其適合于工程性、綜合性較強(qiáng)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論與實(shí)踐教學(xué)?；贑DIO理念改革機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系，能夠?yàn)樵撜n程的培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)計(jì)、教學(xué)方式方法、教育評(píng)價(jià)等方面的建設(shè)提供新的思路和方法。

二、現(xiàn)階段機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)存在問題

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)械類學(xué)生必修的專業(yè)主干課程，也是大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)前最后一門理論綜合課程，該課程起到了從理論過渡到實(shí)際，從基礎(chǔ)過渡到專業(yè)的橋梁作用。但從目前教學(xué)效果看，無論是教學(xué)大綱、教材還是教學(xué)方法都無法適應(yīng)高等工程教育的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的應(yīng)用型機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系還存在以下不足之處。

（一）教材內(nèi)容涉及面廣，各部分內(nèi)容之間缺乏有機(jī)聯(lián)系

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)教材中一般都涉及機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械裝備設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方法學(xué)、可靠性設(shè)計(jì)、機(jī)電傳動(dòng)與控制、液壓與氣壓傳動(dòng)、機(jī)械制造工藝學(xué)等方面的知識(shí)，而且往往以設(shè)計(jì)原則和規(guī)律加以總結(jié)、概括，使學(xué)習(xí)者抓不住重點(diǎn)。其次，教材各章所舉的例子涉及機(jī)床、工程機(jī)械、輕工機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、成型機(jī)械等，這些例子大多一提而過，沒有從系統(tǒng)的觀點(diǎn)闡述他們之間的聯(lián)系與區(qū)別，使學(xué)生沒有能形成對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體性理解。

（二）課程中部分內(nèi)容與機(jī)械裝備設(shè)計(jì)課程內(nèi)容重復(fù)

現(xiàn)有的教材中多以機(jī)床部件作為示例對(duì)象，講授相應(yīng)的子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，甚至有的教材整本書講授的就是機(jī)床的整機(jī)設(shè)計(jì)。實(shí)際上，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)有自己特定的研究角度和范疇，是一門綜合性的、全方位的、研究機(jī)械系統(tǒng)整機(jī)設(shè)計(jì)方法的課程，不應(yīng)只局限于機(jī)床的設(shè)計(jì)。

（三）教學(xué)上缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)與手段

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，應(yīng)該邊學(xué)習(xí)邊實(shí)踐才能實(shí)現(xiàn)提高設(shè)計(jì)能力、培養(yǎng)創(chuàng)造性素質(zhì)的目的。但由于教材缺乏完整的樣例分析，在教學(xué)中缺乏有針對(duì)性的實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生對(duì)于所學(xué)內(nèi)容掌握得不夠深入，學(xué)習(xí)過程中窮于理解、背記概念和各種公式及其推導(dǎo)，從而淡化了實(shí)踐能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

三、基于CDIO模式的課程教學(xué)改革

（一）基于CDIO的課程教學(xué)改革體系建設(shè)

教學(xué)內(nèi)容、課程講授、課程實(shí)踐和課程評(píng)價(jià)是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)改革的四個(gè)基本教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)CDIO的理念，結(jié)合“做中學(xué)”的指導(dǎo)思想以及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程特點(diǎn)，為每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)明確具體的目標(biāo)要求，在此基礎(chǔ)上，細(xì)化了相應(yīng)課程環(huán)節(jié)的具體實(shí)施內(nèi)容，并按照逐層遞進(jìn)的實(shí)施途徑構(gòu)建了基于CDIO的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系。

（二）模塊化的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

CDIO倡導(dǎo)以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式，通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)將整個(gè)課程的知識(shí)體系系統(tǒng)地、有機(jī)地結(jié)合起來。在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，根據(jù)“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”和模塊化思想將課程內(nèi)容劃分為導(dǎo)論模塊、總體設(shè)計(jì)模塊、動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊和整機(jī)綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐模塊（見圖1）。

圖中，中間主魚骨代表6個(gè)課程內(nèi)容子模塊，每個(gè)斜魚刺代表對(duì)應(yīng)子模塊中的核心知識(shí)內(nèi)容，是進(jìn)一步細(xì)化的知識(shí)單元。在每個(gè)子模塊的知識(shí)單元中，包含了具有針對(duì)性和實(shí)踐性的實(shí)習(xí)項(xiàng)目和基礎(chǔ)知識(shí)單元，基礎(chǔ)知識(shí)單元主要解決完成實(shí)習(xí)項(xiàng)目所牽涉的必要知識(shí)問題，力爭(zhēng)做到以實(shí)習(xí)項(xiàng)目作為核心，將所有需要學(xué)習(xí)和掌握的知識(shí)都圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)核心展開，并與這個(gè)核心融合在一起。在總體上，還要注意各個(gè)模塊上的相互關(guān)聯(lián)性，并通過最后一個(gè)整機(jī)的課程設(shè)計(jì)將課程知識(shí)體系形成一個(gè)有機(jī)整體。

（三）層次化的教學(xué)過程

基于上述機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程模塊的知識(shí)遞進(jìn)關(guān)系，在教學(xué)過程中采用分層次教學(xué)法。在第一層次，按照教學(xué)任務(wù)的要求有選擇、有目的的設(shè)計(jì)課堂講授、實(shí)例演示和分析等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在教學(xué)過程中理解和掌握核心知識(shí)單元的內(nèi)容。在第二層次，通過每個(gè)課程模塊的項(xiàng)目實(shí)習(xí)，讓學(xué)生去構(gòu)思所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)具體課程模塊涉及的內(nèi)容，并通過課上的講評(píng)和互評(píng)，進(jìn)一步加深對(duì)課程內(nèi)容的理解，達(dá)到“學(xué)中做”和“做中學(xué)”的目的。在第三層次，要完成整機(jī)系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)，這是畢業(yè)設(shè)計(jì)前的一次綜合的、系統(tǒng)的訓(xùn)練過程，既要完成總體方案的構(gòu)思、擬定，又需要完成圖紙的繪制與計(jì)算結(jié)果的校驗(yàn)，使學(xué)生能夠更加深入地理解和掌握機(jī)械整機(jī)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和方法學(xué)。

（四）綜合型的課程考核

在課程考核方面，將考核內(nèi)容細(xì)分并分配了不同的權(quán)重，具體為綜合考試0.4，課程設(shè)計(jì)0.3，設(shè)計(jì)作業(yè)0.15，方案講評(píng)與互評(píng)0.15。在執(zhí)行的過程中，考慮到學(xué)時(shí)的限制，將學(xué)生按照設(shè)計(jì)作業(yè)進(jìn)行分組，組內(nèi)細(xì)化每個(gè)學(xué)生的任務(wù)，以團(tuán)隊(duì)合作的方式完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作，課上進(jìn)行小組間的互評(píng)和講評(píng)，并強(qiáng)化小組內(nèi)每個(gè)學(xué)生的參與性，避免個(gè)別學(xué)生“搭車”。整個(gè)評(píng)價(jià)體系達(dá)到了對(duì)于學(xué)生的基本理論的理解與掌握、實(shí)踐能力和協(xié)作與溝通能力的綜合考查目的，實(shí)現(xiàn)了課程評(píng)價(jià)從結(jié)果驅(qū)動(dòng)向過程驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。

四、結(jié)論與建議

通過三年的教學(xué)實(shí)踐，基于CDIO模式的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系取得了較好的教學(xué)效果，學(xué)生能夠通過理論學(xué)習(xí)、項(xiàng)目實(shí)習(xí)、方案講評(píng)和課程實(shí)踐等課程環(huán)節(jié)的培養(yǎng)和訓(xùn)練，真正地理解和掌握書本上的設(shè)計(jì)原則、規(guī)律和方法學(xué)，特別是以具體案例和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的“做中學(xué)”的實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生致力于對(duì)工程問題的獨(dú)立思考和協(xié)調(diào)解決，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和相互協(xié)作與溝通能力。本課程的改革得到的相關(guān)教學(xué)成果，可為機(jī)械專業(yè)的其他課程的建設(shè)提供借鑒作用。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 于鳳琴，黃華貴，左大為，陳雷.CDIO在軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)課程改革中的應(yīng)用[J].教學(xué)研究，2012（6）.

[2] 曹兵.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革初探[J].大眾科技，2006（7）.

[3] 曹秒艷，盧秀春.基于CDIO模式的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系整合與創(chuàng)新[J].科技信息，2011（1）.

[4] 郝智秀，季林紅，馮涓.基于CDIO的低年級(jí)學(xué)生工程能力培養(yǎng)探索——機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)案例[J].高等工程教育研究，2009（5）.

[5] 徐強(qiáng).基于CDIO的機(jī)械制造模塊教學(xué)模式探討[J].合肥學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（1）.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]